基于S7－300 PLC的商場恒溫控制系統(tǒng)設計

作者：付 婷 貴州師范大學

一般而言空調(diào)自動控制系統(tǒng)只對溫度、濕度進行有效的控制，但自動控制的范圍并非只限于此。文中設計的商場恒溫控制系統(tǒng)包含轉(zhuǎn)換控制、補償控制、連鎖控制、狀態(tài)監(jiān)測、容量調(diào)節(jié)等全自動化的控制系統(tǒng)，能及時監(jiān)測負荷的變化，使整個系統(tǒng)達到最優(yōu)的經(jīng)濟效果。

1 總體控制系統(tǒng)設計

設計一個自動化水平較高的系統(tǒng)，在設計可靠運行的同時，還必須考慮管理和維護。采用德國Siemens公司的可編程控制器S7-300實現(xiàn)控制功能，采用監(jiān)控主機通過Profibus與可編程控制器連接，實現(xiàn)整個系統(tǒng)運行狀況的檢測與控制，并記錄系統(tǒng)運行的各參數(shù)和故障信息?？刂葡到y(tǒng)可實現(xiàn)如下功能：本機操作；監(jiān)控室遙控操作；壓縮機保護功能；冷凝風機與壓縮機連鎖保護功能；送風風機與電加熱元件連鎖保護功能；過載和短路保護功能；防雷保障功能；通訊功能，總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。



監(jiān)控主機系統(tǒng)是整個恒溫控制的主界面，人機交互友好。由一臺主機與打印機組成。主機對整個系統(tǒng)進行管理，通過主機可以了解恒溫控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，以及運行歷史的所有相關(guān)參數(shù)；管理人員在主計算機上可以控制整個空調(diào)系統(tǒng)的運行?？烧{(diào)看歷史溫度、操作和故障記錄等關(guān)鍵信息。

2 模糊PID算法

2．1 模糊PID控制結(jié)構(gòu)

模糊PID控制系統(tǒng)原理如圖2所示，是由可控式參數(shù)PID系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。可控式參數(shù)PID控制器可以直接對系統(tǒng)控制，模糊控制器對PID的控制參數(shù)的實時調(diào)整。



2．2 PID參數(shù)調(diào)整規(guī)則

模糊PID控制器用式(1)表示

式中，E(k)是系統(tǒng)誤差；EC(k)是系統(tǒng)誤差變化量；KP是比例系數(shù)，決定了系統(tǒng)響應速度與精度；K1為積分系數(shù)，決定了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度；KD為微分系數(shù)，決定系統(tǒng)動態(tài)特性。模糊PID控制器是通過模糊推理，根據(jù)E和EC的變化，實時調(diào)整PID的系數(shù)，確定模糊控制規(guī)律。

恒溫空調(diào)控制系統(tǒng)的溫度控制，是通過控制空調(diào)機組的開啟和停止實現(xiàn)?？照{(diào)機組的分布在商場各個區(qū)域，空調(diào)機組相互之間的區(qū)域也有一定程度的影響，因此難以用確定的數(shù)學模型來描述它們之間的關(guān)系。所以系統(tǒng)是設計一個多輸入、多輸出的控制器來對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控。在實際的工程應用當中，是需要考慮可行性和工程成本以及控制效果，因此在模型設計時需要簡化。系統(tǒng)的各個組件都存不確定的影響因素，在整個系統(tǒng)的設計時，需要將這些影響用溫度誤差的加權(quán)平均值來表現(xiàn)，對每機組采用各自相應的模糊控制器實現(xiàn)控制。對單個機組采用多輸入單輸出的方式以達到簡化控制的效果。